淺談沖壓件制造工藝及質量缺陷

1、淺談沖壓件制造工藝及質量缺陷歐陽春生 北汽福田汽車股份有限公司摘要：汽車制造屮有60%-70%的金屈零部件需經塑性加工成形，沖壓加工是完成金屈塑性成 形的-種重要手段，它是最基本、最傳統(tǒng)、最重要的金屬加工方法之一。汽車沖壓工藝技術 如車身上的各種覆蓋件、車內支撐件、結構加強件，還冇大雖的汽車零部件，如發(fā)動機的排 氣彎管及消聲器、空心凸輪軸、汕底殼、發(fā)動機支架、框架結構件、橫縱梁等等，都是經沖 壓成形技術正向精密、多功能、高效節(jié)能、安全清潔的生產方向發(fā)展，沖壓工件的制造工藝 水平及質量，在較大程度上對汽車制造質量和成本有直接的影響。關鍵詞：沖壓工藝質量1汽車覆蓋件的工藝過程概述汽車沖壓件的加工過

2、程大致如下：卷材一一落料一一堆垛一一運輸一一（沖 壓線）倉儲一一清洗一一沖壓成型。在落料過程中，由起重機將卷料放上卷料備料臺，然后裝載到上料小車上， 上料小車運行到開卷機，上料小車冋位后，完成卷料與整線的對中，穿帶結束后， 料帶經過四車昆式送料機組進行料頭剪切，進入清洗機進行料帶的清洗；經過清洗 后的料帶進入校平機組；被校平后的板料進入地坑，形成一個緩沖帶（補償環(huán)）， 以補償卷材在開卷校平部分連續(xù)運行和進入落料切斷沖模時的間歇動作的速度 茅。在地坑的一側，裝有光電反射器，當卷材卜落到地坑時，反射器給出信號使 驅動開卷裝置的電機停止工作，卷材進給中斷；經過幾次落料切斷后，地坑中的 卷材逐步上升到

3、一定程度，光電反射器發(fā)出信號，使驅動開卷裝置的電動機起動， 恢復卷材進給，開卷校平；從地坑上來的板料進入落料壓力機進給的裝置；落料 壓機落料及堆垛。在沖壓成形過程中，鋼板的成型都是借助模具對薄板施加外力所引起的結果。 一定力的作用方式和大小，都對應著一定的變形。不論采用什么樣的成形方式， 沖壓成形件所要求的幾何形狀，都是通過鋼板在沖壓成形過程中的塑性變形來完 成的。根據沖壓成形過程中鋼板變形區(qū)的應力、應變的不同，可將零件變形劃分 為拉伸、壓縮、彎曲、扭轉等多種成形方式。2.汽車沖壓工藝術語切開:切開是將材料沿敞開輪廓局部而不是完全分離的一種沖壓工序。被切開 而分離的材料位于或基木位于分離麗所處

4、的平血上。切邊：切邊是利用沖模修邊成形工序件的邊緣，使之具有一定直徑、一定高度 或一定形狀的一種沖壓工序切舌：切舌是將材料沿敞開輪廓局部而不是完全分離的一種沖壓工序。被局部 分離的材料，具有工件所要求的一定位置，不再位于分離前所處的平面上。切斷：切斷是將材料沿敞開輪廓分離的一種沖壓工序，被分離的材料成為工件 或工序件。反拉深(反拉延)：反拉深是把空心工序件內壁外翻的一種拉深工序。反拉深 的特點：1反拉深材料流動方向與正拉深相反，冇利于相互抵消拉深過程屮形 成的殘余應力。2反拉深時，材料彎曲與反彎曲次數較少，冷作碩化也少，冇 利于成型。正拉深屮，位于壓料圈圓角部的材料，流向凹模圓角時，內圓弧成了

5、 外圓弧。而反拉深中，位于內圓弧處的材料在流動中始終處于內圓弧地位。3反 拉深將原冇的外表而內翻，原冇外表而拉深時的劃痕將不彩響外觀。4反拉深 坯料與凹模接觸面較正拉深大，材料流動阻力也大，i大i而一般可不用壓料圈。但 坯料外緣流經凹模入i ii員i角時，阻力已明顯減少，故大直徑薄料拉深仍需壓料, 以免起皺。5反拉深的拉深力可比止拉深力大20%左右。6反拉深坯料內徑d1 套在凹模外面，工件外徑d2通過凹模內孔。故凹模壁厚不能超過1/2 (dl-d2)。 即反拉深系數不能太大，太大則凹模壁厚過薄，強度不足。另外，凹模i員i角半徑 不能大于1/4 (dl-d2) 沖中心孔 沖中心孔是在工序件表面形

6、成淺凹中心孔的 一種沖壓工序，背面材料并無相應凸起。沖孔：沖孔是將廢料沿封閉輪廓從材料或工序件上分離的一種工序。在材料或 工序件上獲得需要的孔。沖缺:沖缺是將廢料沿敞開輪廓從材料或工序件上分離的一種沖壓工序，敞開 輪廓形成一種缺口，其深度不超過寬度。沖裁:沖裁是利用沖模使部分材料或工序件與另一部分材料、工(序)件或廢 料分離的一種沖壓工序。沖裁是切斷、落料、沖孔、沖缺、沖槽、剖切、鑿切、 切邊、切舌、切開、整修等分離工序工序的總稱。沖槽：沖槽是將廢料沿敞開輪廓從材料或工序件上分離的一種沖壓工序，敞開 輪廓呈槽形，其深度超過寬度。擴口：擴口是將空心件或管狀件敞開處向外擴張的一種沖壓工序。壓凸：壓

7、凸是用凸模擠入工序件一面，迫使材料流入對面凹坑以形成凸起的一 種沖壓工序。壓花：壓花是強行擠壓材料，在工序件表面形成淺凹花紋、圖案、文字或符號 的一種沖壓工序。被壓花表面的對面并無對應淺凹的凸起。壓筋：壓筋是起伏成形的一種。當局部起伏以筋形式出現(xiàn)時，相應的起伏成形 工序稱為壓筋。光潔沖裁：光潔沖裁是不經整修直接獲得整個斷面全部或基木全部光潔的一種 沖壓工序。扭彎：扭彎是將平直或局部平直工序件的一部分相對另一部分扭轉一定角度的 沖壓工序連續(xù)拉深：連續(xù)拉深是在條料（卷料）上，用同一副模具（級進拉延模）通過 多次拉深逐步形成所需形狀和尺寸的一種沖壓方法。變薄拉深：變薄拉深是把空心工序件進一改變尺寸和

8、形狀，意圖性地把側壁減 薄的一種拉深工序。卷邊：卷邊是將工件邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。卷邊圓形的軸線 呈直線形。卷緣:卷緣是將空心件上口邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。拉延：拉延是將平直毛料或工序件變?yōu)榍嫘蔚囊环N沖壓工序，曲面主要依靠 位于凸模底部及壓邊圈上部的材料延伸形成。拉彎：拉彎是在拉力及彎矩的共同作用下實現(xiàn)彎曲變形，使整個彎曲橫斷面全 部受拉伸應力的一種沖壓工序。拉深:拉深是將平直毛坯或工序件變?yōu)榭招募?，或者把空心件進一步改變形狀 和尺寸的一種沖壓工序。拉深時主要依靠凸模以外的材料流入凹模而形成。 脹形：脹形是將空心件或管狀件沿徑向外擴張的一種沖壓工序。彎曲：彎曲是利用

9、壓力使材料產生塑性變形，從而彎曲成有一定曲率、一定角 度的形狀的沖壓工序。差溫拉深：差溫拉深是利用加熱、冷卻于段，使得變形部分材料的溫度遠遠高 于已變形部分材料的溫度，從而提高變形程度的一種拉深工序。剖切：剖切是將成形工序件一分為幾的一種沖壓工序。起伏成形：起伏成形是依靠材料的延伸使工序件形成凹陷或凸起的沖壓工序。 起伏成形中材料厚度的改變是非意圖性的，即厚度的少量改變是變形過程中口然 形成的，不是設計指定的要求。校平：校平是提高局部或整體平面型零件平直度的一種沖壓工序。液壓拉深：液壓拉深是利用盛在剛性或柔性中的液體，代替凸?；虬寄Ｒ孕纬?空心件的一種拉深工序。深孔沖裁（小孔沖裁）:深孔沖裁是

10、孔徑小于被材料料厚時的一種沖壓工序。 落料：落料是將材料沿封閉輪廓分離的一種沖壓工序，被分離的材料成為工件 或工序件，大多數是平面形的。鑿切：鑿切是利用尖刃的鑿切模進行落料或沖孔工序。鑿切并無下模，墊在材 料卜面的只是平板，被沖材料絕大多數都是非金屈。精沖：精沖是光潔沖裁的一種，它利用帶齒壓料板的精沖模使沖件整個斷面全 部或基木全部光潔?？s口 :縮口是將空心件或管狀件敞口處加壓使其縮小的一種沖壓工序。整形:整形是依靠材料流動，少量改變工序件形狀和尺寸，以保證工件精度的 一種沖壓工序。整修：整修是沿外形或內形輪廓切去少量材料，從而提高邊緣光潔度和垂直度 的一種沖壓工序。整修工序一般也同時提高尺寸

11、精度。翻孔：翻孔是沿內孔周圍將材料翻成側立凸緣的一種沖壓工序。翻邊：翻邊是沿外形曲線周圍將材料翻成側立短邊的一種沖壓工序3汽車沖壓件工藝過程的質量要求由于不能及時發(fā)現(xiàn)坯板表面存在的缺陷，造成沖壓產品的報廢，浪費材料增 加了成本且生產效率也受到較大影響，所以落料線上的質量檢測是最重要的，必 須對坯板進行表面檢測。分層缺陷是薄板最危險的缺陷，生產現(xiàn)場必須對坯板進 行內部探傷。經過檢測合格的坯板進行沖壓成型，因表面缺陷引起不良而報廢時 有發(fā)生。因此，對沖壓成品的檢測我們也需要進行表血的探傷。3. 1表面質量要求沖壓件坯板的表面質量要求與沖壓成品表面要求相似，坯板需耍無劃傷、無 麻點、無壓卬、無壓痕、

12、無銹斑、無夾朵等；沖壓成品需要無劃傷、表面光潔、 無壓痕、無夾雜、無銹斑、無麻點等。（1）劃傷劃傷是最常見的表面缺陷（圖1. l）o劃 痕起著缺口的作用，變形時引起應力集中， 因而導致零件沖壓開裂，劃痕越深，缺口作 用越明顯；劃痕越長，缺口作用的區(qū)域就越 大，即使是微細的劃痕，也可能成為零件沖 壓開裂并迅速向金屬內部滲透裂紋的起始 點，同時又有可能成為零件疲勞斷裂的潛伏 因素。圖1.1劃傷圖1.2表rfri臟污實踐證明，零件沖壓成形時，如果鋼板 表面存在著劃痕，并處于零件變形部位，包 括拉延和彎曲變形的部位時，勢必沿著劃痕 開裂。劃痕有多長，零件就有多長，甚至沿 著劃痕處向表面無劃痕處擴展。劃

13、痕越深， 零件的裂口就越大，實為零件沖壓開裂的一 個原因。（2）表面臟污沖壓件沖壓成品表而的光潔度是指覆 蓋件沖壓成品表面受污染的程度（圖1.2）, 表面的殘留物會降低外耐腐蝕性同時會給 表面磷化帶來影響，進而影響車身漆膜的附 著力。（3）麻點“麻點”（圖1.3）的產生是由于鋼和 雜質的塑性不同，在沖壓或通過夾送轆時朵 質被軋入鋼板表面的細小顆粒，結杲鋼板表 面呈現(xiàn)滿布的“麻點”?！奥辄c”以獨特的 形狀并具有促使污垢聚集的作用，使鋼板表 面質量惡化，對于耍求具有良好表面質量的 汽車覆蓋件是很不利的。（4）壓痕圖1. 3麻點缺陷的表面o m低倍形貌圖1.4壓痕沖壓件表面壓痕（圖1.4）是運輸時碰

14、撞造成的缺陷，壓痕的出現(xiàn)大大影響 了沖壓件的外觀，對于外觀要求嚴格的沖壓件，這是不允許的。（5）壓印由于轆面受損或有異物黏結導致在鋼板 上周期性地出現(xiàn)壓?。▓D1.5）,其形狀，大 小基本相同。其周期（l）與轆了直徑（d）的關系 為:l=nnd （卩為延伸系數）。壓印也是嚴重影 響沖壓件外觀的因素之一，必須杜絕其出現(xiàn)。（6）銹斑倉儲時濕度大、卷材包裝損壞、長期在 庫等都是鋼板生銹的原因。銹斑（圖16） 會降低覆蓋件表面噴涂時油漆的附著力或 者磷化處理的質量。同時，鋼板表面的銹斑 增大了焊接時的電阻，容易引起焊點燒穿或 焊接不牢，直接影響焊接質量。3.2內部質量要求圖1.6銹斑金屈薄板的內部缺陷主要是分層（圖1.7）,薄板中的分層由于板材中的縮孔殘余、開】i氣泡和夾朵物等在軋制過程中被軋扁而形成。當薄板受到垂直于表面 的拉應力時，分層會嚴重影響薄板的強度，如圖18所示。若焊接坡口處有分層 存在，它會促使焊縫產生缺陷。如果焊接應力與分層的平面垂宜，即使分層并不 在坡口處開口，也會在焊接過程中被撕裂。因此，沖壓件坯板耍求無分層缺陷。圖1.7分層圖1.8金屬薄板中分層缺陷4結束語：縱觀現(xiàn)代汽車業(yè)的發(fā)展狀況，因汽車沖壓件質量問題而產生的經濟損 失較為嚴重。汽車沖壓